來源：新智元

HDR是數字攝影中一項重要的技術，意為「高動態范圍」。HDR技術可以克服多數相機傳感器動態范圍有限的缺點，并將圖片色調控制在人眼識別范圍之內，HDR簡單的說就是讓你的照片無論高光還是陰影部分細節都很清晰，不用擔心過曝和欠曝。

目前常用的合成高動態范圍圖像的方法是多重曝光的圖像合成，該方法的關鍵是：

1、曝光包圍(Exposure bracketing):拍攝多個不同曝光的LDR圖像

2、合并(Merging):將它們合并到一個HDR圖像

傳統的攝影需要自己手工來設置相機參數來調整曝光，更費時。而HDR技術主要就是保留這種復雜場景下的高動態，免去手工操作。

1、在保持手機Pixel相機的快速，可預測的拍攝體驗的同時，捕捉額外的長時間曝光幀。

2、充分利用長時間曝光的幀，同時避免由于幀之間的運動而導致的重影偽影。

之前Google的HDR技術是基于曝光不足，從而保留了亮部的細節，但卻會增加陰影部分的噪點。這種方法適用于動態范圍適中的場景，對于極端場景來說不太適用。

HDR成也連拍，敗也連拍

一個常見的噪點叫Shot noise，與光的粒子性質有關，每拍一張照片，根據曝光時間和光線總量，都會引入噪點。

在連拍過程中還會引入第二種噪點Johnson–Nyquist noise，這種噪聲不取決于捕獲的光量，而是取決于所拍攝的幀數，連拍越多，噪點越多。

這就是為什么拍一張照片總比拍多張照片去噪點效果更好。

那bracketing連拍方法是不是就不能用呢？非也。

首先，重新設計連拍的捕獲光線的策略。零快門滯后（ZSL）就是這樣一種技術，為Pixel上的快速捕獲奠定了基礎。ZSL在取景器中顯示的幀是快門按下之前用于HDR合并的幀。為了進行包圍曝光，我們在快門按下后拍攝了另外一個較長的曝光框，該框未在顯示器中顯示。快門按下后將相機靜止不動半秒以適應長時間曝光也可以幫助改善圖像質量。

對于夜間模式來說，取景器不受捕獲策略的限制，因為在取景器停止時按下快門后會捕獲所有幀，因此此模式可以輕松捕獲更長的曝光幀。在這種情況下，HDR捕獲了三個長時間的曝光以進一步降低噪音。

合并算法

合并連拍的鏡頭時，我們選擇短幀之一作為「參考幀」，以避免潛在的剪輯高光和運動模糊。在合并之前，所有其他框架都與此框架對齊。這就帶來了新的挑戰，對于復雜的場景運動或遮擋區域，不可能找到完全匹配的區域，并且在這種情況下，合并算法可能會產生重影偽影。

為了解決這個問題，Google設計了一種新的空間合并算法，類似于Super Res Zoom所使用的算法，該算法決定每個像素是否應該合并圖像內容。這種去鬼影對于具有不同曝光量的幀更為復雜。

長曝光框具有不同的噪聲特性，剪裁的高光和不同數量的運動模糊，這使得與短曝光參考框進行比較更加困難。

此外，重影偽像在包圍曝光的鏡頭中更明顯，因為可以減少掩蓋這些錯誤的噪聲。盡管存在這些挑戰，但是我們的算法對這些問題的抵抗能力與原始HDR +和Super Res Zoom一樣強大，并且不會產生重影偽影。

同時，它合并圖像的速度比以前的圖像快40％，因為它可以在攝影初期就合并RAW圖像。

參考資料：

https://ai.googleblog.com/2021/04/hdr-with-bracketing-on-pixel-phones.html

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